DE102008060950A1

DE102008060950A1 - Kraftfahrzeug mit einer Abwärmenutzungsvorrichtung insbesondere zur Einspeisung der in nutzbare Leistung umgewandelten Abwärme in den Antrieb des Kraftfahrzeugs

Info

Publication number: DE102008060950A1
Application number: DE102008060950A
Authority: DE
Inventors: Thomas Dr.-Ing. Koch; Jan Dipl.-Ing. Gärtner
Original assignee: Daimler AG
Current assignee: Mercedes Benz Group AG
Priority date: 2008-12-06
Filing date: 2008-12-06
Publication date: 2010-06-10
Also published as: WO2010063368A1

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Kraftfahrzeug mit einer Abwärmenutzungseinrichtung (9) zur Nutzung mehrerer Abwärmequellen eines Kraftfahrzeugs durch Wandlung der nutzbaren Abwärme in mechanische Arbeit und/oder elektrische Energie. Da die aus der Abwärme gewonnene mechanische Arbeit durch zumindest einen Stromgenerator (6, 10, 20) in nutzbare elektrische Energie gewandelt wird, ist es möglich, ein solches vorhandenes Abwärmenutzungsgesamtsystem stückweise um weitere Abwärmenutzungskomponenten oder Abwärmequellen zu erweitern, ohne das Gesamtkonzept ändern zu müssen.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Kraftfahrzeug mit einer Vorrichtung zur Abwärmenutzung insbesondere durch Einspeisung der in nutzbare Leistung umgewandelten Abwärme in den Antrieb des Kraftfahrzeugs mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1.
Die EP 1 326 017 B1 beschreibt ein Hybridfahrzeug mit einem Verbrennungsmotor und einem Elektromotor jeweils zum Erzeugen einer Antriebsleistung für das Hybridfahrzeug. Der Verbrennungsmotor erzeugt eine Antriebsleistung durch Verbrennen eines im Tank bevorrateten Brennstoffes, während der Elektromotor durch eine elektrische Energie einer elektrischen Energiespeichereinrichtung angetrieben wird. Des Weiteren ist ein Laden der elektrischen Energiespeichereinrichtung durch den Elektromotor beschrieben. Das Hybridfahrzeug weist weiterhin eine Wärmekraftmaschine auf, die als Clausius-Rankine-Kreisprozess ausgestaltet ist. Diese Wärmekraftmaschine wandelt die Abwärme des Verbrennungsmotors während des Betriebs in mechanische Arbeit um. Mittels eines Stromgenerators, der zusätzlich zu dem Elektromotor vorgesehen ist, kann die aus der Abwärme erzeugte mechanische Arbeit in elektrische Energie umgewandelt werden. Diese elektrische Energie kann zum einen über den Elektromotor in einen Antrieb eingespeist werden oder zum Laden des elektrischen Energiespeichers genutzt werden. Des Weiteren ist die Wärmekraftmaschine so ausgebildet, dass die aus der Abwärme umgewandelte mechanische Arbeit direkt in den Antrieb des Hybridfahrzeugs als eine mechanische Antriebsleistung eingespeist werden kann.
Die vorliegende Erfindung beschäftigt sich nun mit dem Problem, für ein Kraftfahrzeug mit einer Abwärmenutzungsvorrichtung eine verbesserte oder zumindest eine andere Ausführungsform anzugeben, die sich insbesondere dadurch auszeichnet, dass für das Kraftfahrzeug ein höherer Wirkungsgrad erzielt werden kann.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch den Gegenstand des unabhängigen Anspruchs gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
Die Erfindung beruht auf dem allgemeinen Gedanken, einen Teil der Abwärme mehrerer Abwärmequellen eines Kraftfahrzeugs mittels einer oder mehrerer Abwärmenutzungsvorrichtungen und des im Falle eines Hybridfahrzeugs vorhandenen Elektromotors oder zumindest eines weiteren, zusätzlichen Stromgenerators in nutzbare elektrische Energie umzuwandeln. Die elektrische Energie wird dabei entweder direkt in den Elektromotor, der zum Antrieb des Kraftfahrzeugs vorhanden ist, einspeist oder in einen elektrischen Energiespeicher zur späteren Verwendung geladen.
Besonders vorteilhaft an dieser Bauweise ist eine elektrische Einspeisung der aus der Abwärme gewonnenen elektrischen Energie. Durch die Einspeisung der aus der Abwärme gewonnen mechanischen Arbeit unter Zuhilfenahme des elektrischen Energiespeichers oder des Elektromotors ist es möglich, ein vorhandenes Abwärmenutzungsgesamtsystem stückweise um weitere Abwärmequellen, wie zum Beispiel eine Abgasrückführungseinrichtung, eine Motorkühlungseinrichtung, eine Ladeluftkühlung oder dergleichen, zu erweitern, ohne ein Gesamtkonzept ändern zu müssen. Dabei können die jeweiligen Abwärmequellen durch eine oder mehrere Abwärmenutzungseinrichtungen genutzt werden, und jeder Kreislauf kann für sich selbst optimiert werden, da die elektrische Energie als die zentrale Energieform verwendet wird. Zudem ist über eine nicht-mechanische, sondern elektrische Einspeisung der aus der Abwärme gewonnenen Energie eine optimierte Regelung der Einzelkreisläufe möglich.
Ein weiterer Vorteil dieser Ausführungsform ist die fehlende Notwendigkeit von mehreren mechanischen Einspeisungen in den Antrieb, da in dieser Ausführungsform eine zentrale Einspeisung der elektrischen Energie über einen elektrischen Energiespeicher und einen Elektromotor bevorzugt ist. Es soll jedoch zumindest eine mechanische Einspeisung der aus der Abwärme gewonnenen Leistung im Falle der großen Abwärmequellen, wie zum Beispiel der Abgaswärmequelle, nicht ausgeschlossen werden. Jedoch hat die Verwendung der mechanischen Einspeisung der aus der Abwärme gewonnenen Leistung gegenüber der elektrischen Einspeisung gerade im Fall mehrere Elektromotoren Nachteile, da die elektrische Einspeisung bezüglich der Leistungsverteilung deutlich flexibler ist, und konstruktiv um vieles einfacher zu realisieren ist.
Weitere wichtige Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, aus den Zeichnungen und aus der zugehörigen Figurenbeschreibung anhand der Zeichnungen.
Es versteht sich, dass die vorstehend genannten und die nachstehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.
Bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert, wobei sich gleiche Bezugszeichen auf gleiche oder ähnliche oder funktional gleiche Bauteile beziehen.
Es zeigen, jeweils schematisch:
1 einen Antriebsstrang mit den wesentlichen, durch eine Abwärmenutzungsvorrichtung nutzbaren Abwärmequellen eines Kraftfahrzeugs und mit einem Elektromotor,
2 einen Antriebsstrang mit einer Abwärmenutzungsvorrichtung und einer Kupplung zwischen einem Aggregat und dem Elektromotor,
3 einen Antriebsstrang ohne eine Kupplung,
4 einen Antriebsstrang mit einer Kupplung zwischen dem Elektromotor und einem Getriebe,
5 einen Antriebsstrang mit einem separatem Stromgenerator und dem Elektromotor im Antriebsstrang,
6 einen Antriebsstrang mit einem über einen Stromgenerator entkoppelten Aggregat.
Gemäß 1 umfasst ein nicht gezeigtes Kraftfahrzeug eine Antriebseinrichtung 1 mit einem Antriebsstrang 2 und einer Energieeinspeisungseinrichtung 3 zur Einspeisung der Energie zusätzlicher Energiequellen.
Der Antriebsstrang 2 ist mit einem Aggregat 4, mit einem an das Aggregat 4 angeschlossenen Tank 5, zumindest einem Stromgenerator/Elektromotor 6, einem Getriebe 7 und einer Antriebswelle 8 ausgestattet. Das Aggregat 4 kann zur Erzeugung von mechanischer Antriebsleistung, z. B. als Verbrennungsmotor oder als Gasturbine und/oder zur Erzeugung von elektrischem Strom, z. B. als Brennstoffzelle ausgestaltet sein. Im Fall der Brennstoffzelle ist das Aggregat 4 jedoch nicht direkt an die Antriebswelle 8 angebunden, sondern elektrisch mit dem Stromgenerator/Elektromotor 6 verschaltet. Der Tank 5 kann somit mit flüssigen Brennstoffen, wie zum Beispiel mit Öl, Benzin, einfachen Alkoholen oder dergleichen, oder mit gasförmigen Brennstoffen, wie zum Beispiel mit gasförmigen Kohlenwasserstoffen, Wasserstoff oder dergleichen, betankt sein. Es kann auch mehr als ein Stromgenerator/Elektromotor 6 im Antriebsstrang 2 installiert sein. Diese Stromgeneratoren/Elektromotoren 6 können dabei jeweils als Stromgenerator und Elektromotor oder nur als Stromgenerator und nur als Elektromotor wirken. Dementsprechend würde ein als Stromgenerator wirkender Stromgenerator/Elektromotor 6 eine über die Antriebswelle 8 übertragene mechanische Arbeit in eine elektrische Energie umwandeln, während ein als Elektromotor wirkender Stromgenerator/Elektromotor 6 eine elektrische Energie in eine Antriebsleistung umwandeln würde, die über die Antriebswelle 8 an das Getriebe 7 weitergeleitet wird. Wesentlich ist jedoch, dass diese Stromgeneratoren/Elektromotoren 6 direkt im Antriebsstrang angeordnet sind.
Die Energieeinspeisungseinrichtung 3 für die Nutzung von zusätzlichen Energiequellen weist als eine wesentliche Komponente zumindest eine Abwärmenutzungseinrichtung 9 auf. Außerdem sind zumindest ein Stromgenerator 10 und zumindest ein elektrischen Energiespeicher 11 vorgesehen. Eine solche Abwärmenutzungseinrichtung 9 wandelt einen Teil der Abwärme von Abwärmequellen, wie zum Beispiel einer Abgasanlage 12, einer Motorkühlung 13, einer Ladeluftkühlung 14 oder einer Abgasrückführungskühlung 15, in nutzbare mechanische Arbeit. Es ist hierbei aber auch denkbar, dass eine solche Abwärmenutzungseinrichtung 9 mit mehreren Abwärmequellen oder mit anderen Abwärmequellen, wie zum Beispiel einer Pumpenkühlung, einer Turbinenkühlung, einer Bremsflüssigkeitskühlung, einer Kompressorkühlung oder dergleichen, verbunden ist. Da die genannten Abwärmequellen des Kraftfahrzeugs oder auch weitere, bis jetzt noch nicht aufgeführte Abwärmequellen Wärmepotentiale unterschiedlicher Temperatur und Energiedichte darstellen und somit die Abwärmequellen eine unterschiedliche Leistungsausbeute aufweisen, ist es zweckmäßig, mehr als nur eine Abwärmenutzungseinrichtung 9 vorzusehen und die jeweilige Abwärmenutzungseinrichtung 9 auf die entsprechende Abwärmequelle zu optimieren. Es ist aber auch denkbar, mehrere Abwärmequellen in einem Arbeitsfluidkreislauf hintereinander zu schalten, um ein Arbeitsfluid stufenweise auf eine optimale Arbeitstemperatur der Abwärmenutzungseinrichtung 9 zu erhitzen. Zumindest ein solcher Stromgenerator 10 wandelt dabei die mechanische Arbeit der Abwärmenutzungseinrichtung 9 in elektrische Energie um. Als weitere nutzbare Energiequelle ist eine Bremsenergienutzungseinrichtung 16, 16' denkbar, die die anfallende Bremsenergie während des Bremsvorgangs über den Stromgenerator 10 oder aber mittels zumindest eines Stromgenerators/Elektromotors 6 in elektrische Energie umwandelt. Dabei soll es möglich sein, die durch zumindest einen solchen Stromgenerator 10 und/oder durch zumindest einen solchen Stromgenerator/Elektromotor 6 umgewandelte elektrische Energie in zumindest eine elektrische Energiespeichereinrichtung 11 zu laden. Als weitere nutzbare Energiequelle ist im Fall der elektrischen Energiespeichereinrichtung 11 eine Solaranlage 17 denkbar, die während eines Lichteinfalls die elektrische Energiespeichereinrichtung 11 lädt. Da zum Beispiel die Komponenten 6, 10, 17 dazu verwendet werden können, die elektrische Energiespeichereinrichtung 11 zu laden und die Komponenten 6, 10, 17 mit unterschiedlicher Leistung ausgestattet sind, ist es sinnvoll, zwischen diesen Komponenten 6, 10, 17 und dem elektrischen Energiespeicher 11 zumindest einen Stromspannungswandler vorzusehen, damit die elektrische Energie optimal in die elektrische Energiespeichereinrichtung 11 geladen werden kann. Als weitere externe Energiequelle soll auch eine externe Ladeeinrichtung, wie zum Beispiel ein Hausstromnetz oder eine Elektrotankstelle, an die elektrische Energiespeichereinrichtung 11 anschließbar sein. Ebenfalls denkbar ist der komplette Austausch der elektrischen Energiespeichereinrichtung 11 im entladenen Zustand durch eine geladene elektrische Energiespeichereinrichtung, zum Beispiel an einer dafür ausgerüsteten Energiespeichertankstelle. Die elektrische Energiespeichereinrichtung 11 kann dabei als eine Batterie, als ein Kondensator, als ein Doppelschicht-Kondensator oder dergleichen oder einer beliebigen Kombination daraus ausgebildet sein.
Die Abwärmenutzungseinrichtung 9 ist zweckmäßig als Kreisprozess ausgestaltet. Dabei ist eine Ausgestaltung als Carnot-Kreisprozess, als Clausius-Rankine-Kreisprozess, als Stirling-Kreisprozess oder als Joule-Kreisprozess vorteilhaft. Die Abwärmenutzungseinrichtung 9 wandelt dabei die Wärme der Abwärmequellen 12, 13, 14, 15 in mechanische Arbeit um. Der Stromgenerator 10 und der Stromgenerator/Elektromotor 6 wandeln die mechanische Arbeit in eine elektrische Energie um. Als Energievorrat dient der Tank 5 und die elektrische Energiespeichereinrichtung 11.
Das Aggregat 4, insbesondere der Verbrennungsmotor oder die Gasturbine, liefert erst ab einem bestimmten Drehzahlbereich ein hohes Drehmoment. Der Stromgenerator/Elektromotor 6 dagegen stellt schon beim Anfahren das maximale Drehmoment zur Verfügung und lässt erst bei höherer Drehzahl im Drehmoment nach. Durch die Kombination beider Motoren 4, 6 kann das Kraftfahrzeug schneller beschleunigen und beide Aggregate 4, 6 können mit einer geringeren Motorleistung ausgestaltet werden, da beide Aggregate 4, 6 zum Antrieb beitragen. Auf einen separaten Anlasser kann verzichtet werden, weil der Stromgenerator/Elektromotor 6 diese Funktion übernimmt. Die Energie zum Anlassen des Aggregats 4 durch den Stromgenerator/Elektromotor 6 wird der elektrischen Energiespeichereinrichtung 11 entnommen. Im niedrigen Drehzahlbereich sowie beim Anfahren wird vorrangig der Stromgenerator/Elektromotor 6 die Antriebsleistung produzieren. So ist denkbar, im Stadtverkehr, also bei häufigem Stoppen und Anfahren, das Aggregat 4 komplett auszuschalten. Falls das Aggregat 4 allerdings nicht ausgeschaltet wird, so kann im Leerlauf oder dergleichen, also zum Beispiel beim Halten an einer roten Ampel, die aus der Abwärme über die Abwärmenutzungseinrichtung 9 gewonnene mechanische Arbeit über den Stromgenerator 10 oder den Stromgenerator/Elektromotor 6 in elektrische Energie umgewandelt werden, die in die elektrischen Energiespeichereinrichtung 11 geladen werden kann. Im hohen Drehzahlbereich, so zum Beispiel beim Fahren auf der Autobahn mit hoher Geschwindigkeit, bei dem über lange Zeit eine hohe Motorleistung benötigt wird, kann gegebenenfalls der Stromgenerator/Elektromotor 6 abgeschaltet werden und die anfallende Abwärme über die Abwärmenutzungseinrichtung 9 und den Stromgenerator 10 als elektrische Leistung in die elektrische Energiespeichereinrichtung 11 geladen werden. Ebenso ist es denkbar, dass bei laufendem Aggregat 4 und aktivem Stromgenerator/Elektromotor 6 die aus der Abwärme über die Abwärmenutzungseinrichtung 9 gewonnene mechanische Leistung direkt dem Stromgenerator/Elektromotor 6 zugeführt wird und somit die nutzbare Abwärme direkt zum Antrieb des Kraftfahrzeugs beiträgt.
Zumindest ein solcher Stromgenerator/Elektromotor 6 kann sowohl als Stromgenerator als auch als Elektromotor eingesetzt werden. So ist es möglich, im Leerlauf oder dergleichen bei laufendem Aggregat 4 die aus der Abwärme über die Abwärmenutzungseinrichtung 9 gewonnene mechanische Arbeit in elektrische Energie zu wandeln und diese in die elektrische Energiespeichereinrichtung 11 zu laden. Es ist aber auch denkbar zumindest einen solchen Stromgenerator/Elektromotor 6 als Stromgenerator in Koppelung mit einer Bremsenergienutzungseinrichtung 16' zu verwenden, um bei einer Bremsung die anfallende Bremsenergie in elektrische Energie, die in die elektrische Energiespeichereinrichtung 11 geladen werden kann, zu wandeln. Im singulären Antriebsmodus bzw. im dualen Betrieb zusammen mit dem Aggregat 4 wirkt der Stromgenerator/Elektromotor 6 als Elektromotor und trägt seinen Teil zum Antrieb bei. Wird der Stromgenerator/Elektromotor 6 mit einem Schwungrad ausgestattet, so kann der Stromgenerator/Elektromotor 6 ebenfalls eine gewisse Menge an Energie als mechanische Energie in Form des Schwunges des Schwungrades speichern.
Gemäß 2 ist es möglich, zwischen Aggregat 4 und Stromgenerator/Elektromotor 6 eine Kupplung 18 im Antriebsstrang 2 zu installieren. Durch diese Kupplung 18 kann das Aggregat 4 vom Antriebsstrang getrennt werden, damit im Fall einer Abschaltung des Aggregats 4, zum Beispiel im Stadtverkehr, dieser nicht unnötigerweise mit der Antriebswelle 8 verbunden bleibt. Dies reduziert zum einen den Verschleiß und zum anderen wird dadurch keine unnötige Energie verbraucht, da das Aggregat 4 im entkoppelten Zustand mit der Antriebswelle 8 nicht in Bewegung gehalten wird. Nach Abschaltung des Aggregats 4 kann allerdings die Restwärme des Aggregats 4 durch Wandlung in mechanische Arbeit mittels der Abwärmenutzungseinrichtung 9 dennoch zum Antrieb beitragen bzw. nach Wandlung in die elektrische Energiespeichereinrichtung 11 als elektrische Energie geladen werden. Diese Ausführungsform entspricht einem parallelen Hybridantrieb. Das Getriebe 7 kann dabei manuell oder bevorzugt automatisch ausgebildet sein, wobei bei einem Automatikgetriebe ein Drehmomentwandler benötigt wird.
Gemäß 3 ist es nun möglich, eine Kupplung 19 im Antriebsstrang 2 zwischen dem Stromgenerator/Elektromotor 6 und dem Getriebe 7 zu installieren. In dieser zweckmäßigen Ausführungsform besteht die Möglichkeit, im Leerlauf bzw. beim Stehen des Kraftfahrzeuges aber bei angeschaltetem Aggregat 4 über den Stromgenerator/Elektromotor 6, der in diesem Fall als Stromgenerator wirkt, sowohl die über die Antriebswelle 8 übertragbare mechanische Motorleistung des Aggregats 4 als auch die Abwärme über die Abwärmenutzungseinrichtung 9 in elektrische Energie zu wandeln und dieselbe in die elektrische Energiespeichereinrichtung 11 zu laden. In diesem Fall könnte man gegebenenfalls auf eine Ladeeinrichtung zum Laden der elektrischen Energiespeichereinrichtung 11 aus einem externen Energiereservoir verzichten, da es möglich ist, direkt durch das Aggregat 4 und die Abwärmenutzungseinrichtung 9 die elektrische Energiespeichereinrichtung 11 vollständig zu laden, indem man das Aggregat 4 des Kraftfahrzeugs im Stand laufen lässt.
Die 4 zeigt nun eine Kombination der Ausführungsformen gemäß 2 und 3, bei der im Antriebsstrang 2 zwischen dem Aggregat 4 und dem Stromgenerator/Elektromotor 6 eine Kupplung 18 und zwischen dem Stromgenerator/Elektromotor 6 und dem Getriebe 7 ebenfalls eine weitere Kupplung 19 installiert ist. Diese Ausführungsform vereinigt die Vorteile der Ausführungsformen gemäß 2 und 3.
In 5 wird eine Ausführungsform nach Art eines seriellen Hybridantriebs dargestellt. Das Aggregat 4 ist dabei mit einem Stromgenerator 20 gekoppelt und nicht im Antriebsstrang 2 integriert. In dieser Ausführungsform treibt alleinig der Elektromotor 21 das Kraftfahrzeug an. Jedwede mechanische Leistung des Aggregats 4 wird durch den Stromgenerator 20 in elektrische Leistung gewandelt, die wiederum in den Elektromotor 21, der mit dem Antriebsstrang verbunden ist, eingespeist wird. Die Abwärmenutzungseinrichtung 9 speist in diesem Fall ebenfalls über den Stromgenerator 20 oder den Stromgenerator 10 die in mechanische Arbeit gewandelte Abwärme der Abwärmequellen als elektrische Energie entweder in den Elektromotor 21 oder die elektrische Energiespeichereinrichtung 11 ein. Das Aggregat 4 mit zumindest einer solchen Abwärmenutzungseinrichtung 9 trägt somit nur indirekt über die Stromgeneratoren 10, 20 zum Antrieb bei.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform gemäß 6 mit zumindest einem im Antriebsstrang installierten Stromgenerator 20 und zumindest einem im Antriebsbereich installierten Elektromotor 21 ist das Getriebe 22 mit einer Kupplung oder einem Leerlauf ausgestattet. Durch diese Anordnung ist es möglich, über die aktivierte Kupplung oder den aktivierten Leerlauf des Getriebes 22 das Aggregat 4 von der direkten Einspeisung mechanischer Arbeit in den Antrieb zu trennen. Dementsprechend kann somit der gesamte Energiefluss um das Getriebe 22 herum in zumindest einen solchen Elektromotor 21 eingeleitet werden. Die Abwärmenutzungseinrichtung 9 leitet die aus der Abwärme gewonnene mechanische Arbeit in den Stromgenerator 20 ein, wodurch ein solcher Stromgenerator 10 nicht mehr notwendig ist. Diese Ausführungsform nutzt eine Lastpunktverschiebung des Aggregats in den bzgl. des Wirkungsgrades besseren Hochlastbereich. Zumindest ein solcher Elektromotor 21 ist mit einem weiteren Antriebsstrang, der direkt auf die Räder oder die Radachsen wirkt, verbunden.

1: Antriebseinrichtung
2: Antriebsstrang
3: Energieeinspeisungseinrichtung
4: Aggregat
5: Tank
6: Stromgenerator/Elektromotor
7: Getriebe
8: Antriebswelle
9: Abwärmenutzungseinrichtung
10: Stromgenerator
11: elektrische Energiespeichereinrichtung
12: Abgasanlage
13: Motorkühlung
14: Ladeluftkühlung
15: Abgasrückführungskühlung
16: Bremsenergienutzungseinrichtung
17: Solaranlage
18: Kupplung
19: Kupplung
20: Stromgenerator
21: Elektromotor
22: Getriebe mit Kupplung/Leerlauf

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

- EP 1326017 B1 [0002]

Claims

Kraftfahrzeug, umfassend – ein Aggregat (4) zur Erzeugung von mechanischer Antriebsleistung und/oder von elektrischem Strom, – zumindest einen Elektromotor (21) zur Erzeugung von Antriebsleistung, – zumindest einen Stromgenerator (10, 20), – zumindest eine Abwärmenutzungseinrichtung (9), dadurch gekennzeichnet, dass die zumindest eine Abwärmenutzungseinrichtung (9) mit mehreren Abwärmequellen (12, 13, 14, 15) des Kraftfahrzeugs gekoppelt ist, um deren Abwärme in nutzbare mechanische Arbeit und/oder mittels des zumindest einen Stromgenerators in nutzbare elektrische Energie umzuwandeln.
Kraftfahrzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Aggregat (4) als ein Mitglied folgender Gruppe oder einer beliebigen Kombination daraus ausgebildet ist: – ein Verbrennungsmotor zur Erzeugung von mechanischer Antriebsleistung, – eine Brennstoffzelle zur Erzeugung von elektrischem Strom, – eine Gasturbine zur Erzeugung von mechanischer Antriebsleistung.
Kraftfahrzeug nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die zumindest eine Abwärmenutzungseinrichtung (9) mit zumindest zwei Abwärmequellen (12, 13, 14, 15) aus folgender Gruppe gekoppelt ist: – eine Abgasanlage (12), – ein Kühlwasserkreislauf (13), z. B. eines Verbrennungsmotors, – eine Ladeluftkühlung (14), z. B. eines Turboladers, – eine Abgasrückführungskühlung (15), – eine Schmiermittelkühlung, z. B. von Öl eines Turboladers oder eines Verbrennungsmotors, – eine Brennstoffzellenkühlung, – eine Stromgeneratorkühlung, – eine Elektromotorkühlung, – eine Turbinenkühlung, – eine Kompressorkühlung, – eine Pumpenkühlung.
Kraftfahrzeug nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die zumindest eine Abwärmenutzungseinrichtung (9) als Kreisprozess ausgestaltet ist, der insbesondere als Carnot-Kreisprozess oder als Clausius-Rankine-Kreisprozess oder als Stirling-Kreisprozess oder als Joule-Kreisprozess oder dergleichen ausgestaltet sein kann.
Kraftfahrzeug nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die zumindest eine Abwärmenutzungseinrichtung (9) zur Nutzung der aus der Abwärme gewonnenen nutzbaren Arbeit mit zumindest einer Komponente aus der Gruppe folgender Komponenten des Kraftfahrzeugs gekoppelt ist: – eine elektrische und/oder mechanische Antriebseinrichtung, – eine elektrische Lichterzeugungseinrichtung, – eine elektrische Heizeinrichtung, – elektronische Komponenten, wie z. B. Radio, Bordcomputer oder dergleichen.
Kraftfahrzeug nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Kraftfahrzeug mit einer mechanischen Antriebseinrichtung (1) ausgestattet ist, die mit der zumindest einen Abwärmenutzungseinrichtung (9) so gekoppelt ist, dass die aus der Abwärme über die zumindest eine Abwärmenutzungseinrichtung (9) gewonnene nutzbare mechanische Arbeit direkt als Antriebsleistung verwendbar ist.
Kraftfahrzeug nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Kraftfahrzeug eine elektrische Energiespeichereinrichtung (11) aufweist, in die die durch die zumindest eine Abwärmenutzungseinrichtung (9) gewonnene und durch den zumindest einen Stromgenerator (6, 10, 20) umgewandelte, nutzbare elektrische Energie zur weiteren Verwendung speicherbar ist.
Kraftfahrzeug nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die elektrische Energiespeichereinrichtung (11) als ein Mitglied folgender Gruppe oder einer beliebigen Kombination daraus ausgebildet ist: – Batterie – Kondensator, – Doppelschichtkondensator.
Kraftfahrzeug nach den Ansprüchen 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass die elektrische Energiespeichereinrichtung (11) als ein zentraler elektrischer Energiespeicher und zur elektrischen Versorgung aller elektrischen und/oder elektronischen Komponenten des Kraftfahrzeugs ausgebildet ist.
Kraftfahrzeug nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Kraftfahrzeug zumindest eine weitere Energiegewinnungseinrichtung (16, 16', 17), wie z. B. eine Bremsenergienutzungseinrichtung (16, 16'), eine Solaranlage (17) oder dergleichen, aufweist, durch die ebenfalls die jeweilige nicht genutzte Energieform in nutzbare mechanische Arbeit und/oder mittels des zumindest einen Stromgenerators (10, 20) in nutzbare elektrische Energie umwandelbar ist.
Kraftfahrzeug nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Verbrennungsmotor oder die Gasturbine mit dem Elektromotor (6, 21) parallel und direkt mechanisch mit einem Getriebe (7) des Kraftfahrzeugs koppelbar sind und/oder dass der Verbrennungsmotor oder die Gasturbine über eine elektrische Leistungskopplung mit dem Elektromotor (6, 21) koppelbar ist, der wiederum mechanisch mit dem Getriebe (7) koppelbar ist.